СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОНЦЕНТРАТА БЕЛКОВОГО РАСТИТЕЛЬНОГО ИЗ СОЕВОГО СЫРЬЯ Российский патент 2002 года по МПК A23J3/16 A23J1/14 A23L1/20 

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения как самостоятельного продукта для производства текстуратов белка, так и для получения ингредиента для пищевых продуктов (для добавления в сухие супы, сухие подливки, мясные изделия, колбасы, хлеб, кексы, творог, сыры, макаронные изделия).

Известен способ приготовления концентрата из не содержащего горьких примесей соевого белка, включающий кислотную обработку измельченного механическим способом исходного материала путем суспендирования последнего в воде с добавлением соляной кислоты при рН 4,0-4,8, удаление растворившихся составных частей, промывку остатка водой, нейтральной во вкусовом отношении, цепочную обработку, высушивание известным способом (см. Охранный документ ФРГ 1301236, публ. 14.08.69 г.).

Недостаток известного способа состоит в том, что применяемые в том способе приемы не обеспечивают достижения однородной консистенции конечного продукте и получаемый этим способом концентрат имеет недостаточно высокие функциональные свойства.

Известен способ получения соевого концентрата из обезжиренной муки или шрота при изоэлектрической точке белков, заключавшийся в том, что шрот или муку с низким содержанием жира замешивают в 10-кратном по массе количестве воды, подкисленной соляной кислотой до рН 4,6, и выдерживают в течение часа. Затем производят разделение твердой и жидкой фаз путем центрифугирования, после которого твердую фазу еще дважды промывают свежей порцией воды. После конечной промывки добавляют едкий натр, доводя рН до 6,7-7,1. Суспензию прогревают при 60^oС в течение 30 мин для улучшения некоторых функциональных свойств концентрата, а затем высушивают в распылительной сушилке (см. Патент США 2881076, 1989 г.).

Недостаток известного способа заключается в том, что при улучшении некоторых функциональных свойств он не обеспечивает достижения однородной консистенции конечного продукта.

Наиболее близким к заявляемому способу по совокупности существенных признаков и достигаемому техническому результату является известный способ получения концентрата белка по а.с. СССР 952199, опубликованному в 1982 г. (из обезжиренных масличных семян). Этот способ предусматривает измельчение обезжиренных производственных семян сои, смешивание с водой при гидромодуле 1: 10, рН 6-9, температуре 30-70^oС и постоянном перемешивании. Полученную суспензию затем подвергают мокрому измельчению (гомогенизации), отделяют белковую часть от твердых примесей на ситах, а затем центрифугируют. Мелкодисперсную суспензию подкисляют до рН 4-4,5, центрифугируют, осадок промывают кислым водным раствором, а затем нейтрализуют и сушат распылением. Этот способ обеспечивает улучшение по сравнению с вышеупомянутыми функциональных свойств соевого концентрата за счет осуществления операции гомогенизации.

Недостаток известного способа состоит в том, что он обеспечивает недостаточно высокий выход белка: 55-61% к исходному сырью.

Настоящим изобретением решается задача расширения сырьевой базы при получении белковых растительных концентратов, повышения выхода белка и улучшения гелеобразующих и эмульгирующих его свойств.

Технический результат достигается тем, что в известном способе получения концентрата белка, предусматривающем измельчение исходного сырья, приготовление его водной суспензии, отделение осадка центрифугированием, его промывку, а также гомогенизацию, нейтрализацию и сушку распылением, согласно изобретению в качестве исходного сырья используют соевый жмых, приготовление водной суспензии соевого жмыха осуществляют омагниченной водой при рН 4,7-4,8, гидромодуле 1: 11-1: 20 и температуре экстракционной среды 61-65^oС в течение 40 мин при периодическом перемешивании, промывку осадка осуществляют водой в 3-кратном по массе количестве при 61-65^oС и непрерывном перемешивании в течение 10 мин, затем жидкую и твердую фазы разделяют центрифугированием, жидкую фазу направляют на повторное использование для приготовления новой порции суспензии, гомогенизации подвергают твердую фазу при смешивании ее со свежей порцией воды в 2-кратном по массе количестве при 30-40^oС, а после нейтрализации жидкий концентрат нагревают до 55-65^oС и выдерживают в течение часа. При этом для приготовления водной суспензии соевого жмыха с pН 4,7-4,8 используют, например, соляную кислоту, для нейтрализации гомогената - каустическую соду, а гомогенизацию ведут в течение 10 мин до получения однородной консистенции гомогената.

Заявляемый способ производства концентрата белкового растительного из соевого сырья отличается от известного способа получения концентрата белка следующими признаками: используемым сырьем (в известном - обезжиренные масличные семена, в частности соевые, а в заявляемом - соевый жмых), физическими свойствами используемой для приготовления суспензии воды (в заявляемом способе она омагниченная), значением рН экстракционной среды (в известном способе pH 6-9, а в заявляемом рН 4,7-4,8), очередностью проведения операции гомогенизации (в известной способе гомогенизируют приготовленную в начале технологического процесса водную суспензию измельченных соевых семян, а в заявляемом - промытый концентрат при смешивании его со свежей порцией воды в 2-кратном по массе количестве и температуре 30-40^oС) и другими признаками. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности новизна.

Исследуя уровень техники в процессе проведения патентного поиска по всем видам сведений, общедоступных в печати, мы не выявили технических решений, имеющих совокупность отличительных от прототипа признаков заявляемого технического решения. Следовательно, можно сделать вывод, что заявляемый способ соответствует критерию патентоспособности изобретательский уровень.

Заявляемое техническое решение соответствует и критерию патентоспособности промышленная применимость, т.к. оно может быть использовано в пищевой промышленности. И, кроме того, в описании изобретения представлены средства и методы, с помощью которых возможно осуществление технического решения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения.

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве исходного сырья берут соевый жмых, измельчают, а затем приготовляют его водную суспензию омагниченной водой, при гидромодуле 1:11-1:10, pH 4,7-4,8 и температуре экстракционной среды 61-65^oС в течение 40 мин при периодическом перемешивании, после этого отделяют осадок центрифугированием, промывают его водой в 3-кратном по мacce количестве при 61-65^oС и непрерывном перемешивании в течение 10 мин, затем жидкую и твердую фазы разделяют центрифугированием, жидкую фазу направляют на повторное использование для приготовления новой порции суспензии, а твердую фазу подвергают гомогенизации при смешивании ее со свежей порцией воды в 2-кратном по массе количестве при 30-40^oС, полученный гомогенат (жидкий концентрат) нагревают до 55-65^oC, выдерживают в течение часа, а затем его нейтрализуют и сушат распылением. При этом для обеспечения водной суспензии pH 4,7-4,8 используют, в частности, соляную кислоту, для нейтрализации гомогената - каустическую соду, а гомогенизацию ведут в течение 20 мин до получения однородной консистенции гомогената (жидкого концентрата).

Использование соевого жмыха в качестве исходного сырья для производства концентратов белковых растительных позволяет получать концентраты с менее денатурированным белком.

Приготовление водной суспензии измельченного соевого жмыха при указанной совокупности режимов: в применением омагниченной воды, при рН 4,7-4,8, гидромодуле 1: 11-1: 20, температуре экстракционной среды 61-65^oС, в течение 40 мин при периодическом перемешивании обеспечивает совмещение операций экстракции и осаждения белка, что упрощает технологический процесс и улучшает условия для вымывания углеводов, нарастания молекулярной массы белка и его осаждение, что в свою очередь позволяет повысить выход белка и улучшить его функциональные свойства.

Промывка осадка в 3-кратном по массе количестве воды при 61-65^oС и непрерывном перемешивании в течение 10 мин обеспечивает удаление остаточных количеств углеводов и других растворившихся составных частей и способствует повышению качества конечного продукта. Направление жидкой фазы, полученной после промывки водой осажденного белке (в 2-кратном ее количестве по отношению к осадку), на повторное использование для приготовления новой порции суспензии уменьшает расход воды и удешевляет способ.

Гомогенизация твердой фазы при смешивании ее со свежей порцией воды в 2-кратном по массе количестве при 30-40^oС обеспечивает получение однородной консистенции концентрата, повышение его гелеобразующих и эмульгирующих свойств, степени его гидратации.

Пример осуществления способа.

В качестве исходного сырья среди 180 кг производственного соевого жмыха (твердого продукта) и измельчали его на мельнице до получения тонкого помола. Затем для получения водной суспензии соевого жмыха его смешивали в ванне с 2000 л горячей воды, пропущенной через омагничивающее устройство типа АМОВ-3 с напряженностью магнитного поля 80 кА/м, при добавлении 10 л соляной кислоты. Смесь выдерживали в течение 40 мин при периодическом перемешивании мешалкой. Температуру экстракционной среды поддерживали равной 62^oС. При этих условиях из частичек жмыха вымываются углеводы, часть жиров и идет нарастание молекулярной массы белка и его осаждение. Затем для отделения осадка суспензию центрифугировали, жидкую фазу удаляли, а полученный осадок (600 кг) промывали, для чего его направляли в диспергатор и с помощью дозатора добавляли туда горячую воду в 3-кратном ее количестве по отношению к массе осадка, т.е. 1800 л, обеспечивая температуру смеси равной 62^oС. Смесь из диспергатора подавали в емкость, в которой ее перемешивали в течение 10 мин, а затем разделяли на центрифуге на жидкую и твердую фазы. Жидкую фазу направляли в ванну на повторное использование для приготовления новой порции суспензии, а твердую фазу (600 кг) направляли в диспергатор и с помощью дозатора добавляли туда теплую воду в 2-кратном ее количестве по отношению к массе твердой фазы, т.е. 1200 л, обеспечивая температуру смеси равной 35^oС. Эту смесь подавали через накопительную емкость на аппарат роторный гидроударный сопловой типа "АРГУС" (на базе пескового насоса ПБ-250/28) для гомогенизации. Гомогенизацию вели в течение 20 мин до получения однородной консистенции гомогената. Гомогенат - жидкий концентрат (1800 кг) - нейтрализовали щелочью, для чего его перекачивали в емкость, добавляли туда 3,5 кг каустической соды, доводя рН до 7,0 при перемешивании мешалкой в течение 10 мин. Затем жидкий концентрат нагревали до 60^oС и выдерживали в течение часа, а потом насосом подавали на сушку в распылительную сушилку. После сушки конечный продукт - концентрат белковый растительный из соевого жмыха - представлял собой сухой мелко распыленный порошок с незначительным количеством комочков, легко распадающихся при механическом воздействии, со слабо выраженным соевым привкусом и запахом, желтоватого цвета, равномерного по всей массе продукта.

В табл. 1 представлен аминокислотный состав концентратов, получаемых заявляемым способом. Данные табл.1 свидетельствуют о том, что в таких концентратах представлены практически все аминокислоты, необходимые для жизнедеятельности организма, что обеспечивает их использование в диетическом питании (см. табл.2 и 3).

Нашими исследованиями установлено, что при выходе заявленные режимы при приготовлении водной суспензии измельченного соевого жмыха снижается выход белка и/или ухудшаются гелеобразующие и эмульгирующие свойства концентрата, а также снижается эффективность способа. Так, при рН омагниченной воды 4,8 и ниже 4,7 увеличиваются потери белка за счет большего его растворения и дальнейшего удаления вместе с жидкой фазой при центрифугировании. При гидромодуле (соотношении измельченного соевого жмыха к омагниченной воде) ниже 1: 11 снижается выход белка и содержание потери в конечном продукте, а при гидромодуле выше 1:20 увеличение выхода белка незначительное и не оправдывает значительный расход воды. При температуре экстракционной среди ниже 61^oС снижается выход белка и содержание протеина в концентрате, а при температуре выше 65^oС ухудшаются его гелеобразующие и эмульгирующие свойства. Промывка осадка в меньшем количестве воды, чем 3-кратное, снижает выход белка и содержание протеина в концентрате, а промывка осадка в большем количестве воды, чем 3-кратное, незначительно увеличивает содержание протеина, но не оправдывает по своему значению больший расход воды при этом. Непрерывное перемешивание при промывке осадка в течение периода времени меньшего, чем 10 мин, ухудшает качество концентрата (в нем остается больше жиров, сахаров, что нежелательно), а в течение периода времени большего, чем 10 мин, незначительно улучшает качество концентрата, но не оправдывает увеличение энергозатрат при этом. Промывка осадка водой при температуре ниже 61^oС ухудшает вымывание составных частей продукта, снижающих его функциональные свойства, а при температуре выше 60^oС делает белок более денатурированным, что нежелательно. Осуществление гомогенизации твердой фазы при смешивании ее со свежей порцией воды в количестве меньшем, чем 2-кратное, увеличивает нагрузку на гомогенизатор, что приводит к быстрому износу и затрудняет подачу гомогената на распылительную головку. Смешивание же твердой фазы с большим количеством воды, чем 2-кратное, в дальнейшем удлиняет время сушки, что снижает эффективность всего процесса. Осуществление процесса гомогенизации при температуре среды ниже 30^oС и выше 40^oС ухудшает гелеобразующие и эмульгирующие свойства концентрата. Нагрев гомогената после его нейтрализации до температуры ниже 55^oС удлинят процесс сушки, а выше 65^oС приводит к залипанию продукта в сушилке. Выдерживание гомогената после его нейтрализации при 55-65^oС менее часа обеспечивает недостаточно высокие гелеобразущие и эмульгирующие свойства концентрата, а выдерживание гомогената при указанной температуре более часа приводит к скисанию продукта. Итак, результаты исследований и данные таблиц свидетельствуют о том, что заявляемый способ позволяет получать концентраты белковые, растительные из соевого жмыха с высокими функциональными свойствами и с повышенным выходом белка (средний выход белка равен 0,64) и с меньшими затратами, т.е. обеспечивает решение поставленной задачи.

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения как самостоятельного продукта для производства текстуратов белка, так и для получения ингредиента для пищевых продуктов. Производственный жмых измельчают, приготовляют его водную суспензию омагниченной водой при 61-65^oС, гидромодуле 1:11-1:20 и рН 4,7-4,8 в течение 40 мин при периодическом перемешивании, после чего ее центрифугируют, отделяя жидкую фазу от осадка. Полученный осадок промывают водой при 61-65^oС в 3-кратном по массе количестве в течение 10 мин при непрерывном перемешивании, после чего жидкую и твердую фазы разделяют центрифугированием. Жидкую фазу направляют на повторное использование для приготовления новой порции суспензии, а твердую фазу подвергают гомогенизации при смешивании ее со свежей порцией воды в 2-кратном по массе количестве и температуре 30-40^oС до однородной консистенции, затем гомогенат нейтрализуют. После нейтрализации жидкий концентрат нагревают до 55-65^oС, выдерживают в течение часа и сушат распылением. Способ позволяет получить сухой, мелкораспыленный порошок желтоватого или светло-коричневого цвета, содержащий практически все аминокислоты, необходимые для жизнедеятельности организма, а также полный набор незаменимых аминокислот, что обеспечивает его использование в диетическом питании. Кроме того, изобретение обеспечивает увеличение выхода белка, улучшение его функциональных свойств, а также повышается эффективность способа. 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ производства концентрата белкового растительного из соевого сырья, включающий измельчение исходного сырья, приготовление его водной суспензии, отделение осадка центрифугированием, его промывку, а также гомогенизацию, нейтрализацию и сушку распылением, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют соевый жмых, приготовление водной суспензии осуществляют омагниченной водой при рН 4,7-4,8, гидромодуле 1: 11-1: 20 и температуре экстракционной среды 61-65^oС в течение 40 мин при периодическом перемешивании, промывку осадка осуществляют водой в 3-кратном по массе количестве при 61-65^oС и непрерывном перемешивании в течение 10 мин, затем жидкую и твердую фазы разделяют центрифугированием, жидкую фазу направляют на повторное использование для приготовления новой порции суспензии, гомогенизации подвергают твердую фазу при смешивании ее со свежей порцией воды в 2-кратном по массе количестве при 30-40^oС, а после нейтрализации жидкий концентрат нагревают до 55-65^oС и выдерживают в течение часа. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для приготовления водной суспензии соевого жмыха с рН 4,7-4,8 используют соляную кислоту. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гомогенизацию ведут в течение 20 мин до однородной консистенции гомогената. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для нейтрализации гомогената используют каустическую соду.